元器件选型及电子管失效过程

电子产品开发的关键工作是原理设计、元器件选型、验证测试等。元器件选型是其中非常重要的一环。元器件选型要求掌握的知识和信息非常多。虽然元器件原理本身看起来很简单，这些原理都是高度理想化的模型，现实中的元器件远比这些模型原理复杂。

很多电子产品其实是抄板设计，或者在别人的电路上做点小小的改动。选用元器件时，照抄别人的就可以了。事实上如果不了解原理，抄也会抄错的，特别是有所改动时更容易犯错。也许人家可以那样选元器件，可是你们就不适合那样选元器件。只有知其所以然，才能选用到最合适的元器件。

新选用的元器件需要认证测试。对于元器件的认证，一般硬件工程师只会做上机测试或简单的性能测试，这样很多极限情况是模拟不了的。如果把元器件认证测试抛给质量部，那也不妥，因为质量部的专业技术水平不够，导致他们无法作出专业的认证测试。元器件工程师则是精通元器件的认证测试技术，所以对新元器件的认证把关起到重要作用。元器件选型除了考虑元器件的技术应用。考虑元器件的市场状况也是重要因素之一。某种元器件市场上有哪些品牌，这些品牌的质量、价格、交货、信誉如何等等这些都是考虑因素。

直热式阴极的小型电子管，寿命应高于1000小时，间热式电子管的寿命应高于500小时。这是因为直热式阴极小型电子管多半用于电池供电的设备，灯丝即阴极和阳极的功率都设计的比较低，节省设备功耗以延长电池使用时间。这样整个电子管内部的工作温度比间热式低得多，电子管的寿命也比较长。一般电子管寿命终了的主要失效机理，就是阴极发射能力衰落，管内真空度降低和灯丝烧断等等。

小型电子管普遍使用氧化物阴极，这是一种高效的热电子发射结构，直热式阴极就是在加热灯丝表面直接涂覆氧化物热电子发射材料;间热式阴极是在阴极套管表面涂覆氧化物热电子发射材料，另外用套管中的灯丝间接加热阴极。氧化物阴极的热电子发射材料主要是氧化钡，而氧化钡是非常不稳定的材料，在常温和暴露在空气中难以保证涂覆，在工艺过程中又会吸收管中其他零件释放出气体的分子，最后导致失效。所以在实际工艺中，在阴极上涂覆的是一种稳定的钡酸盐材料。

当电子管已经被抽成高真空，并熔化了玻壳的排气管形成密封后，再把阴极加热到高于工作时的温度，使钡酸盐分解成氧化钡来激活这个阴极，然后它才可以长期稳定的在被加热时发射电子。这一阴极激活工序称为“老炼”，是在电子管封离排气设备之后进行。阅读了工厂所作的寿命试验测试记录，显示寿命不合格的原因就是由于阴极的电子发射能力快速下降，造成阳极电流和跨导等参数下降。仔细了解了老炼的工艺规程，并用光学高温计测量了阴极在老炼时和正常工作时的温度。发现即使在正常工作时，灯丝即阴极的温度都明显高于其他正常氧化物阴极的约1000oK典型工作温度。